Biosurfactants are surface-active molecules originated from renewable resources, which are produced by microbial fermentation or chemical/enzymatic catalysis. These molecules present important advantages as compared to petrochemical surfactants, given their resistance to extreme conditions, biodegradability, specificity, and environmental compatibility. Besides that, the high production costs hinder its commercialization. In this way, this article aimed to analyze microbial biosurfactants production, focusing on the optimization of metabolic pathways and production processes, to identify key aspects and provide alternatives to allow a cost-effective production at industrial scale. This was achieved by a broad analysis of biosurfactants properties, applications, and biosynthetic pathways (in terms of yield, cofactors, and energy), in addition to an assessment of production-associated costs. As a result of the present extensive data survey and analysis, key production aspects are disclosed. The metabolic pathway yield analysis demonstrated that production of biosurfactants can be significantly improved (highest theoretical yield was 0.47 g biosurfactant /g substrate ) by the use of biomolecular engineering techniques to generate optimized synthetic pathways. With an alternative proposed pathway for surfactin, yield was improved and imbalance in cofactors and ATP was reduced. Analysis of productive costs indicated that to make rhamnolipids commercial production feasible, the main efforts should focus on lowering substrate costs as well as the identification of energy-efficient unit operations to lower electricity cost, since these parameters accounted for 19.36 and 78.22%, respectively, of the production costs. The data generated by this analysis highlight the need for multidisciplinary collaboration to make rhamnolipids economically feasible, including biomolecular engineering and process intensification.
A phenomenological multi-response multi-parameter Acetone–Butanol–Ethanol fermentation dynamic model is developed and calibrated for fermentation process studies. The model was constructed based on other models reported in the literature and was calibrated with a maximum likelihood parameter estimation over Acetone–Butanol–Ethanol fermentation experimental data from the literature. After parameter estimation, a rigorous statistical analysis was conducted to evaluate standard deviations of estimated parameters and predicted responses as well as their respective 95% probability confidence intervals for correct parameters and responses. The significance of parameters was assessed via a Fisher’s F test. From the Base-Model with 17 parameters, a tight, more compact, Reduced-Model was developed with 9 highly significant parameters after deleting 8 nonsignificant parameters from the Base-Model and re-estimating the remaining 9 parameters. This Reduced-Model showed good adherence to the experimental data and had better performance comparatively relative to the Base-Model with 17 parameters using two different inhibition functions reported in the literature. The Reduced-Model is sufficiently good for preliminary engineering and economic assessments of ABE fermentation processes.
Devido à ascensão de novos processos na indústria química, torna-se necessário adotar ferramentas que auxiliem nas tomadas de decisão de investimentos. Muitos processos ainda não possuem estudos detalhados de curvas de custo de investimento que possibilitem uma estimativa inicial com boa precisão para diferentes capacidades de produção. Este artigo apresenta as curvas de custo e os fatores de escala para processos de produção de PET, PTA e MEG, utilizando simulação computacional como principal ferramenta. Os fatores calculados (0,672, 0,780 e 0,784, respectivamente) mostram como o valor tipicamente utilizado na literatura (0,6) pode apresentar discrepâncias neste tipo de análise.
RESUMO -O ácido succínico é uma molécula em evidência no cenário mundial por seu potencial para se tornar um building block renovável. O presente estudo utiliza uma metodologia que estima os custos de capital e operacionais de uma planta industrial a partir de simulação computacional utilizando softwares comerciais. Esta metodologia também permite estimar um preço mínimo de venda considerando uma taxa de retorno para o capital investido. A metodologia se mostrou eficiente para determinar o custo de capital investido uma vez que preço estimado ficou próximo ao preço praticado no mercado. Avaliações como esta são especialmente uteis para direcionar esforços de pesquisa e desenvolvimento, auxiliando investidores na tomada de decisões. INTRODUÇÃOProblemas ambientais relacionados a emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE) e a conhecida instabilidade nos preços do petróleo tem motivado o desenvolvimento de cadeias produtivas alternativas -baseadas em recursos renováveis. Em 2004 o Departamento de Energia dos Estados Unidos apontou o ácido succínico como um building block de grande potencial capaz de ser produzido a partir de açúcar (Werpy et al., 2004). Ele pode ser usado diretamente ou convertido em derivados como o 1,4-butanodiol, podendo ser utilizado em uma variada gama de aplicações, tais como no setor de tintas, adesivos, alimentício, cosméticos, plásticos biodegradáveis, plastificantes livres de ftalatos, entre outros.O ácido succínico era tradicionalmente produzido a partir da hidrogenação do anidrido maleico, que é derivado do petróleo. Todavia, ele também é produzido naturalmente por todo organismo que utiliza a via glicolítica para obtenção de energia, tornando-o um candidato para produção através de fermentação.Este estudo, a partir de uma análise técnico-econômica, tem o objetivo de estimar os custos de capital e os custos operacionais de uma planta industrial de produção de ácido succínico e, com isto, sugerir um preço mínimo de venda considerando uma taxa interna de retorno.
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